(57)【要約】【課題】背面投射型画像表示装置において、隣接する任意の表示画素像が部分的に重なる不具合を解消でき、表示画像の高画質化を図れるようにする。【解決手段】背面投射スクリーンＳの背面における光線入射面Ｓａにおいて、画素表示領域１と画素表示領域２の境界近傍にＶ字形の溝Ｇが形成されている。従来は領域２に入ってしまっていた光線２は実線で示すように面２にて部分反射される。反射されない成分は面２を透過して領域２に入るが、面２に対する入射角を大きくすれば反射率を高くすることができる。面２に対する光線２の入射角θ１と、面２で反射した光線２の傾斜面としての面１への光線入射角θ２を比較すると、θ１＞θ２である。よって、面１に入射した光線２は、面１ではほとんど反射せず、領域１内に入る。また、面２に入射せずに面１に入射した光線１の、面１に対する入射角θ３はθ１よりも小さいので、面１ではほとんど反射されずに、領域１内に入る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、照明光源と、複数の画素をもつ空間光変調素子と、拡大投射光学系と、背面投射スクリーンを有し、前記空間光変調素子の画素の像は前記拡大投射光学系によって前記背面投射スクリーンの投影面に拡大投射表示される画像表示装置において、
前記背面投射スクリーンの背面における、任意の画素表示領域の領域境界近傍に、傾斜面をもった溝を有することを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項２】
少なくとも、照明光源と、複数の画素をもつ空間光変調素子と、前記画素の縮小像を生成する画素縮小手段と、前記縮小像の投射位置をずらす画素ずらし手段と、拡大投射光学系と、背面投射スクリーンを有し、前記画素縮小像は前記拡大投射光学系によって前記背面投射スクリーンの投影面に拡大投射され、且つ、前記画素ずらし手段によって、像面上に表示される画素の像の位置がずらして表示される画像表示装置において、
前記背面投射スクリーンの背面における、任意の画素表示領域の領域境界近傍に、傾斜面をもった溝を有することを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、
前記背面投射スクリーンにおける、任意の画素表示領域１と、該画素表示領域１と隣接する画素表示領域２において、前記溝の傾斜面が前記画素表示領域１と前記画素表示領域２のうちの少なくとも一方にあり、前記傾斜面は、該傾斜面がない方の画素表示領域の画像を生成する光線成分を選択的に反射し、前記傾斜面がある方の画素表示領域の画像を生成する光線成分を選択的に透過することを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の背面投射型画像表示装置において、
前記溝の深さよりも深い領域における、隣接する任意の画素表示領域のスクリーン厚さ方向境界面が光反射層であることを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項５】
請求項４記載の背面投射型画像表示装置において、
任意の画素表示領域の、前記溝よりも深い位置に、前記背面投射スクリーンの光線入射面と平行に光拡散層を設けたことを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の背面投射型画像表示装置において、
前記光反射層は、前記光拡散層の前記スクリーン厚さ方向上下で連続していることを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、
前記溝の傾斜面は正の曲率を有することを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項８】
請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、
前記背面投射スクリーンの光線入射面における任意の座標（Ｘ、Ｙ）における、前記溝の傾斜角φ２（Ｘ、Ｙ）が、同位置における、スクリーン法線に対する光線入射角φ１（Ｘ、Ｙ）よりも大きいことを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項９】
請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、
前記溝が封止材で封止され、前記封止材の屈折率Ｎ２は、前記背面投射スクリーンの屈折率Ｎ１よりも大きいことを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項１０】
請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、
任意の画素表示領域１に入るべき光線１の、前記傾斜面への入射角をψ１、前記画素表示領域１と隣接する任意の画素表示領域２に入るべき光線２の、同一傾斜面への入射角をψ２とするとき、前記傾斜面は前記光線１を反射し、且つ、前記光線２を透過する傾斜角度を有することを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の背面投射型画像表示装置において、
前記光線１は前記傾斜面における任意の入射位置において入射角度が最小の光線であることを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項１２】
請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、
隣接する画素表示領域において、前記画素表示領域の一部を含む領域に前記溝が形成され、前記溝は２つの傾斜面を有しており、第１の傾斜面は第１の画素表示領域内にあり、且つ、第２の傾斜面は第２の画素表示領域内にあり、各々の傾斜面の傾斜角度は異なっていることを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の背面投射型画像表示装置において、
任意の画素表示領域の中心と、該画素表示領域に画像を生成する光束のスポットの中心位置はずれていることを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の背面投射型画像表示装置において、
任意の画素表示領域の中心に対して、該画素表示領域の画像を生成する光束のスポットの中心位置は、前記背面投射スクリーンの中央より右の領域においては左下方向にずれており、前記背面投射スクリーンの中央より左の領域においては右下方向にずれていることを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項１５】
請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、
前記溝は２つの面を有し、該２面のうちの一方の面は傾斜面であり、他方の面は前記背面投射スクリーンの光線入射面に対して垂直な面であることを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の背面投射型画像表示装置において、
前記溝は、前記傾斜面と前記垂直な面をつなぐつなぎ面を有することを特徴とする背面投射型画像表示装置。
【請求項１７】
背面投射型画像表示装置に用いられる背面投射スクリーンにおいて、
背面における任意の画素表示領域の領域境界近傍に、傾斜面をもった溝を有することを特徴とする背面投射スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間光変調素子を用いた液晶プロジェクタ等の背面投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間光変調素子（以下ライトバルブと称する）のパネル上の表示画像を、拡大光学系によってスクリーン上に投射するプロジェクタ装置において、投影像の画素数増加による投影画像の高精細化が進展している。
投影画像を高精細化する最も一般的な方法は、ライトバルブの画素数そのものを増やす方法である。ライトバルブの画素数を増やすとスクリーン上における画素表示領域は小さくなる。よって、投射光学系に要求される解像性能は高くなり、高い周波数帯域の解像特性が要求される。
画素表示領域が小さくなるにつれて、隣接する画素表示領域間の画像のストローク、すなわち、表示光の一部が隣の画素表示領域に入り込んでしまう、という現象に対する対策は難しくなってくる。
ライトバルブのサイズを変えずに画素数を増やすには１画素のサイズを小さくする必要がある。このことはライトバルブのコストアップに影響する。
画素サイズを小さくしないで画素数を増やすにはライトバルブの面積を大きくすればよい。しかし、ライトバルブの面積を大きくして照明光学系や投射光学系を小さくするのは難しい。投射装置の小型軽量化は重要であり、ライトバルブのサイズは小型化している。
【０００３】
ライトバルブのサイズを変えず、またライトバルブの画素数を増やすことなく、拡大投射表示する画像の画素数が見かけ上多くなるようにする特殊な表示方法も提案されている。
それは、ライトバルブの画素を投影する位置を、微小量ずらして投影表示する方法である。この方法を以下、画素ずらし表示法と称する。
これは、空間変調素子上の画素を拡大表示する位置を光学的手段などにより１画素以下程度ずらして時分割表示し、ずらして表示される各々の画素には必要に応じて異なる画像情報を与えることによって、見かけ上空間変調素子の画素数よりも多くの画素を表示するという方式である。時分割表示法の他には、複数台の画像投射装置を用いて、一枚の画像情報を複数に分け、分割された複数の画像を同一の投影面に重ね、投射位置をずらして、互いの画素がずれるように投射する方式もある。
画素ずらし表示法を行うには、画素ずらし表示をしない場合の１フレームの表示情報を２つ以上のサブフレーム表示情報に分割する。分割したサブフレームの表示情報を、表示位置を僅かにずらして投影する。
ずらし方としては、既に述べたように、複数のサブフレームで構成された複数の別なる画面を静的に重ねて投影する方法と、これらを時分割で投影表示する方法がある。
投影画素の移動量は投影画素サイズよりも小さくした方がよい。投影画素の１／２程度ずらすのが好ましい。
【０００４】
画素の投影位置をずらす方法としては、静的な重ね合わせ投影表示の場合には、複数の投射装置を用いて、その各々が分割したサブフレームの画像を投影するという方法がある。動的に時分割投影表示する場合には、アクティブな画素ずらし手段を以ってサブフレーム画像を時分割投影表示する。
時分割投影表示する場合には、画像の投影位置を、画像を表示する周波数よりも高速に、投影面上で移動させる。標準的なフレーム周波数を６０Ｈｚとすると、２つのサブフレームに分割して交互に画素ずらし表示する場合には、各サブフレームの表示周波数は１２０Ｈｚとなる。同様に、４つのサブフレームに分割して交互に画素ずらし表示する場合には、各サブフレームの表示周波数は２４０Ｈｚとなる。
【０００５】
画像の表示位置を移動させる方法としては、例えば、光透過性基板、ＩＴＯ電極層、液晶層、ＩＴＯ電極層、光透過性基板の積層構成素子を投射系の光路中におき、液晶層にＩＴＯ電極によって電界を印加することにより、液晶の配向方向を電気的にスイッチングさせ、液晶層中を通過する光路を複屈折効果によって平行シフトさせる方法がある。
垂直配向型強誘電性液晶の長軸の方向を、光軸に対し、光軸を含む面内で±に傾くようにスイッチング動作させることにより、液晶層を通過する光線の出射位置を、光軸を含む面内で±にシフト動作させることができる。このような画素ずらし素子に関する説明の詳細は特開２００２−２１４５７９号公報に記載されているので省略する。この他の方法によっても画素ずらし表示は可能であり、多くの開示例がある。
【０００６】
画素毎に空間光変調器（例えば液晶素子）の画像を光学的に変位させて空間光変調器の解像度以上の画像を投影する方式としては、特開平４−１１３３０８号公報（特許第２９３９２６号）、特開平５−２８９０４４号公報、特開平９−１５２５７２号公報、特開平６−３２４３２０号公報、特開２０００−９８９６８号公報等に記載のものがある。
これらは、走査線に垂直な２つの位置、又は縦横４つの位置に画素を光軸シフトにより光学的に変位させることにより、変位させるサブフィールドを２枚又は４枚とすることにより、スクリーン上で、それぞれ２倍及び４倍の解像度を得ることができるとしている。
【０００７】
また、特開平８−１９４２０７号公報、特開平９−２３０３２９号公報、特開平９−０１５５４８号公報等には、画素の配列と光軸シフトの変位量及び変位方向を制御することにより、一方向に空間的にフィルタで空間分割したＲＧＢ画素を、同じ方向に３つの位置を変位させて重ねることにより３倍の解像度の向上を行ったり、シフトすることによってＲＧＢのデルタ配列を実現したり、一部の画素のみをシフトして特定部分のみ高解像度化するという装置も開示されている。
【０００８】
ところで、ライトバルブの画素を投影表示するとき、投影表示されるライトバルブの画素像の理想的な表示領域の大きさは、通常のプロジェクタ装置においては画素サイズ×投影倍率である。このときには、隣接する画素の像はほぼ隙間なく投影されている。厳密には、ライトバルブ本体の画素間に隙間があるので、隙間の領域は黒く表示されているが、黒く表示されている領域は画素と比べればはるかに細い。この状態において画素ずらし表示を行うと、表示される隣接画素の像が一部重なることになる。
図１９に示すように、画素サイズの１／２ピッチずらして２つの画素を表示した状態では、図２０に示すように、２つの画素の一部が重なってしまう。重なっている領域をハッチングして示している。このような表示状態では、ＣＴＦ値が劣化し、画像パターンによっては輪郭・エッジのぼけた画像になる。輪郭のぼけは画像の濃淡差の大きいところにおいて特に顕著である。文字や図面などエッジが目立つ画像を表示する場合にこのぼけが目立つことになる。
【０００９】
上述の画像ぼけを改善する方法として、投影面上に投影するライトバルブの画素のサイズを縮小する方法がある。この方法を以下、画素縮小表示法と称する。
ここで、画素縮小表示法とは、投影画面全体のサイズを縮小してしまうことではなく、画面全体のサイズは変えずにライトバルブの画素の投影面上における表示像の大きさのみが縮小されるように表示する特殊な表示方法である。画素の投影像の大きさのみが縮小表示されるため、隣接する画素像同士は隙間を以って投影された状態となる。
図２１に示すように、空間変調素子の画素を縮小し、その像を拡大投射するようにすると、拡大投射された画素の像のサイズは図１９で示した例の場合より小さくなっている。画素縮小率を０．５とすると、拡大投影される画素のサイズは従来の１／２になっているので、この画素のサイズ相当、すなわち図１９における画素のサイズの１／２相当画素ずらしして表示したときに、図２２に示すように、２つの画素像の重なりはほとんどなくなる。
【００１０】
このように、画素縮小表示法を併用して、半画素相当の移動量を以って画素ずらし表示を行うことにより、隣接する画素像の重なりの問題をほぼ解消でき、これにより、画像のぼけは低減されうると、考えられてきた。
特開平４−１１３３０８号公報には、既に画素ピッチよりも画素サイズが１／２より小さい画素を有する空間光変調素子の構成が表示され、これと画素ずらし手段を用いて解像度を高くする投射画像形成装置が開示されている。なお、ここでは隣接する画素間の重なりは指摘されていない。
【００１１】
特開平９−０５４５５４号公報には、画素ずらし手段により高解像度化を行う場合に、集光レンズによって透過型液晶パネルの開口よりも小さく集光する方法が開示されている。画素サイズを変形させる手段としては、透過型液晶パネルにマイクロレンズを組み合わせた構成が示されている。所定の形状サイズをもつ開口を有する透過型液晶ライトバルブの画素（開口）に対向してアクティブ素子を設けている。アクティブ素子によって全体の開口は小さくなる。その開口よりもさらに画素サイズを縮小するために、ここでは円形の外形形状を有するマイクロレンズを設けている。また、液晶ライトバルブと画素ずらし素子を用いた投射拡大装置によって一方向に２倍の高解像度化を行い、ライトバルブの画素開口ごとに対応する集光光学系群を用いて、表示画像を構成する各画素のサイズを縮小する例が示されている。なお、ここでは画素を形成する光強度分布の詳細については述べられていない。
【００１２】
【特許文献１】特開平４−１１３３０８号公報
【特許文献２】特開平５−２８９０４４号公報
【特許文献３】特開平９−１５２５７２号公報
【特許文献４】特開平６−３２４３２０号公報
【特許文献５】特開２０００−９８９６８号公報
【特許文献６】特開２００２−２１４５７９号公報
【特許文献７】特開平８−１９４２０７号公報
【特許文献８】特開平９−２３０３２９号公報
【特許文献９】特開平９−０１５５４８号公報
【特許文献１０】特開平９−０５４５５４号公報
【特許文献１１】特開２００３−１７７４７５号公報
【特許文献１２】特開２００３−１１４４８１号公報
【特許文献１３】特開５−０７２６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、後述するように、画素縮小手段を付加すると、ただちに表示画素間の重なりが無くなるという説明は実は不充分である。画素縮小表示したときの各表示画素の光強度分布プロファイルがどのようになっていても画質は同等かというとそうではないからである。
特開平４−１１３３０８号公報に記載されているように、ＭＴＦの高い投射レンズを用いた場合には、解像度は高くなるが、「ジャギー」等の視認性の問題が顕在化してくる。
このときに投射レンズのＭＴＦを相対的に低くすれば「ジャギー」等が目立たなくなるが「鮮鋭性」が大きく減少するため、結果的には高解像度映像プロジェクタや高解像度データプロジェクタが本来狙っている画像特性を画素ずらし手段によって形成することができない。すなわち、画素ずらし手段を用いただけでは不充分であり、画素縮小するだけでも不充分である。
【００１４】
また、前記の画素縮小技術と、画素ずらし技術を用いて、高解像の画像表示を行う場合には、以下のような課題もある。
画素ずらし技術を用いて、高解像の画像表示を行うためには、スクリーン上における画素の表示領域をどのように考えるかが重要になってくる。例えば、画素ずらし技術を用いて、通常の４倍の画素を表示する場合、１つの画素の表示領域は、従来の１／４になっていることが好ましい。１／４を越えると隣接する画素表示領域の画素像とクロストークが発生してしまう。
画素縮小率を高くすると、表示される画素の像は小さくなるので、クロストークが回避されうるが、以下のような課題が発生する。
【００１５】
画素の像が小さく表示されているとき、隣接する画素表示領域の画素像の連続性が目立つようになる。任意の画素表示エリアにおける画素の像を形成する光は、中心が明るく、周辺が暗い光強度分布を有している。このため、画素縮小率を高くするにつれて、画素表示領域の周辺部は暗くなる。
例えば、隣接する２つの画素表示領域で共に白を表示した場合、画素表示領域の境界近傍で少し暗い領域ができてしまい、表示される画面の滑らかさが劣化する。
【００１６】
画素の像を小さく表示させようとするときには、画素縮小手段として用いるマイクロレンズアレイの集光ＮＡを大きくすることが有効である。このとき、マイクロレンズが有する曲面の曲率半径を小さくすることになる。曲率半径を小さくすると、マイクロレンズに入射する照明光の偏光特性が変わってくる。これは偏光解消現象といわれる現象である。
例えば、マイクロレンズに対して、Ｓ偏光の直線偏光光を透過させるとき、マイクロレンズの曲率半径が小さいと、透過光がＰ偏光成分をもつようになる。Ｐ偏光成分が発生してしまうと、ライトバルブで光変調した画像生成光の偏光状態にも影響が及んでコントラストが低下してしまう。
このため、マイクロレンズの曲率半径を過度に小さくすることはコントラスト性能上からは望ましくない。
しかし、マイクロレンズの曲率半径を小さくしないと、上述したように、スクリーン面上における画素表示領域の外側にまで光が広がってしまい、隣接する画素像がクロストークしてしまう。
【００１７】
以上のような画素像のクロストークに対し、スクリーン構造による有効な対策は前例がほとんど皆無である。
背面投射型スクリーンは投射側にフレネルレンズ面を設け、更にレンチキュラーレンズアレイ面を積層したタイプが多い。フレネル面は投射光をスクリーンの法線方向に偏向させることが目的であり、レンチキュラーレンズアレイは、フレネル面で偏向された光線を、観察者側から見たときの発散角、すなわちスクリーンゲイン調整機能をもっている。
あるいは、スクリーン層内にビーズを混入させて光を発散させる構成もある。しかしながら、これらの構成では、スクリーン上における隣接する画素像間のクロストークを回避することはできない。
上述のフレネルピッチないしレンチキュラーのピッチを規定している公知例があるが、これは、モアレの発生を回避することを目的としたものである。
あるいは、スクリーン上の任意の画素像表示領域に入射する迷光を、画素表示領域から離れたところに逃がしてしまう構成や、光吸収層によって迷光を吸収することにより、画素像が二重像となる問題を回避している公知例があるが、この方法は光量ロスを伴う方法である。
【００１８】
これらのスクリーン技術では、隣接する画素表示領域間における、クロストーク成分を失うことなく、所望の画素表示領域に戻す、ということはできない。
以上のように、単に表示画素数を増加しても画素のクロストークを解消しないと良好な画像は得られない。
画素ずらし表示する場合に、画素縮小率を高くするとコントラストが低下して画像の滑らかさが劣化し、画素縮小率を低くするとクロストークが発生してシャープネスが劣化するという、２律背反的な複合問題がある。
画素ずらし表示法と画素縮小表示法を行わない場合においても、スクリーン上における任意の隣接する画素表示領域間におけるクロストークの問題は存在する。
【００１９】
そこで、本発明は、隣接する任意の表示画素像が部分的に重なる不具合を解消でき、表示画像の高画質化を図れる背面投射型画像表示装置の提供を、その主な目的する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、少なくとも、照明光源と、複数の画素をもつ空間光変調素子と、拡大投射光学系と、背面投射スクリーンを有し、前記空間光変調素子の画素の像は前記拡大投射光学系によって前記背面投射スクリーンの投影面に拡大投射表示される画像表示装置において、前記背面投射スクリーンの背面における、任意の画素表示領域の領域境界近傍に、傾斜面をもった溝を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明では、少なくとも、照明光源と、複数の画素をもつ空間光変調素子と、前記画素の縮小像を生成する画素縮小手段と、前記縮小像の投射位置をずらす画素ずらし手段と、拡大投射光学系と、背面投射スクリーンを有し、前記画素縮小像は前記拡大投射光学系によって前記背面投射スクリーンの投影面に拡大投射され、且つ、前記画素ずらし手段によって、像面上に表示される画素の像の位置がずらして表示される画像表示装置において、前記背面投射スクリーンの背面における、任意の画素表示領域の領域境界近傍に、傾斜面をもった溝を有することを特徴とする。
ここでは、特に、画素縮小手段を伴い、画素ずらし表示したときに、隣接する任意の表示画素像が部分的に重なる不具合を解消することを目的としている。
【００２２】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、前記背面投射スクリーンにおける、任意の画素表示領域１と、該画素表示領域１と隣接する画素表示領域２において、前記溝の傾斜面が前記画素表示領域１と前記画素表示領域２のうちの少なくとも一方にあり、前記傾斜面は、該傾斜面がない方の画素表示領域の画像を生成する光線成分を選択的に反射し、前記傾斜面がある方の画素表示領域の画像を生成する光線成分を選択的に透過することを特徴とする。
ここでは、特に、画素ずらし表示する際に、背面投射スクリーンにおける任意の画素表示領域に隣接する任意の画素表示領域への光のクロストークを防止し、画素ずらし表示したときに、隣接する画素表示領域の画素像が互いに重ならないようにすることを目的としている。
【００２３】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の背面投射型画像表示装置において、前記溝の深さよりも深い領域における、隣接する任意の画素表示領域のスクリーン厚さ方向境界面が光反射層であることを特徴とする。
ここでは、特に、溝の傾斜面によって選択分離し、所望の画素表示領域内に導いた光線の、隣接する画素表示領域への漏洩を防止することを目的としている。
【００２４】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の背面投射型画像表示装置において、任意の画素表示領域の、前記溝よりも深い位置に、前記背面投射スクリーンの光線入射面と平行に光拡散層を設けたことを特徴とする。
ここでは、特に、画素表示領域内の光強度分布を均一化することを目的としている。
【００２５】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の背面投射型画像表示装置において、前記光反射層は、前記光拡散層の前記スクリーン厚さ方向上下で連続していることを特徴とする。
ここでは、特に、光拡散層によって指向性を失った光線の、隣接する画素表示領域への漏洩を防止することを目的としている。
【００２６】
請求項７記載の発明では、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、前記溝の傾斜面は正の曲率を有することを特徴とする。
ここでは、特に、光線の、溝の傾斜面の入射位置に対する反射率差を少なくすることを目的としている。
【００２７】
請求項８記載の発明では、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、前記背面投射スクリーンの光線入射面における任意の座標（Ｘ、Ｙ）における、前記溝の傾斜角φ２（Ｘ、Ｙ）が、同位置における、スクリーン法線に対する光線入射角φ１（Ｘ、Ｙ）よりも大きいことを特徴とする。
ここでは、特に、背面投射スクリーンの法線に対して斜めに背面投射する場合に、背面投射スクリーン上の任意の位置で、画素像のクロストークが発生しないようにすることを目的としている。
【００２８】
請求項９記載の発明では、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、前記溝が封止材で封止され、前記封止材の屈折率Ｎ２は、前記背面投射スクリーンの屈折率Ｎ１よりも大きいことを特徴とする。
ここでは、特に、溝の傾斜面における、光線入射角による、反射・透過分離特性を改善することを目的としている。
【００２９】
請求項１０記載の発明では、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、任意の画素表示領域１に入るべき光線１の、前記傾斜面への入射角をψ１、前記画素表示領域１と隣接する任意の画素表示領域２に入るべき光線２の、同一傾斜面への入射角をψ２とするとき、前記傾斜面は前記光線１を反射し、且つ、前記光線２を透過する傾斜角度を有することを特徴とする。
ここでは、特に、溝における傾斜面の角度と光線入射角度の関係を規定し、最適化することを目的としている。
【００３０】
請求項１１記載の発明では、請求項１０記載の背面投射型画像表示装置において、前記光線１は前記傾斜面における任意の入射位置において入射角度が最小の光線であることを特徴とする。
ランプ光源の場合には、傾斜面の任意の位置において入射する光線の入射角度が一義的に定まらないので、どのような入射角度の光線を以って、反射・透過の選択を行うかを規定する必要がある。ここではその最適化を目的としている。
【００３１】
請求項１２記載の発明では、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、隣接する画素表示領域において、前記画素表示領域の一部を含む領域に前記溝が形成され、前記溝は２つの傾斜面を有しており、第１の傾斜面は第１の画素表示領域内にあり、且つ、第２の傾斜面は第２の画素表示領域内にあり、各々の傾斜面の傾斜角度は異なっていることを特徴とする。
ここでは、特に、背面投射スクリーンの背面における画素表示領域２にあって、隣接する画素表示領域１に至るべき光線を、画素表示領域１に導くとともに、背面投射スクリーンの背面における画素表示領域１にあって、隣接する画素表示領域２に至るべき光線を、画素表示領域２に導くようにすることを目的としている。
【００３２】
請求項１３記載の発明では、請求項１２記載の背面投射型画像表示装置において、任意の画素表示領域の中心と、該画素表示領域に画像を生成する光束のスポットの中心位置はずれていることを特徴とする。
表示領域１側に設けた傾斜面１では、表示領域１に至らしめる光線と表示領域２に至らしめる光線を充分に反射・透過分離させることは難しい。ここでは、この問題を解消することを目的としている。
【００３３】
請求項１４記載の発明では、請求項１３記載の背面投射型画像表示装置において、任意の画素表示領域の中心に対して、該画素表示領域の画像を生成する光束のスポットの中心位置は、前記背面投射スクリーンの中央より右の領域においては左下方向にずれており、前記背面投射スクリーンの中央より左の領域においては右下方向にずれていることを特徴とする。
ここでは、特に、背面投射スクリーン面における、個々の画素表示領域と、画素像生成光束スポットの位置関係を規定して最適化を図ることを目的としている。
【００３４】
請求項１５記載の発明では、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、前記溝は２つの面を有し、該２面のうちの一方の面は傾斜面であり、他方の面は前記背面投射スクリーンの光線入射面に対して垂直な面であることを特徴とする。
ここでは、特に、光線の分離特性を改善し、また溝の構成を簡略化することを目的としている。
【００３５】
請求項１６記載の発明では、請求項１５記載の背面投射型画像表示装置において、前記溝は、前記傾斜面と前記垂直な面をつなぐつなぎ面を有することを特徴とする。
ここでは、特に、製造容易性に優れた溝形状にすることを目的としている。
【００３６】
請求項１７記載の発明では、背面投射型画像表示装置に用いられる背面投射スクリーンにおいて、背面における任意の画素表示領域の領域境界近傍に、傾斜面をもった溝を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
請求項１記載の発明によれば、少なくとも、照明光源と、複数の画素をもつ空間光変調素子と、拡大投射光学系と、背面投射スクリーンを有し、前記空間光変調素子の画素の像は前記拡大投射光学系によって前記背面投射スクリーンの投影面に拡大投射表示される画像表示装置において、前記背面投射スクリーンの背面における、任意の画素表示領域の領域境界近傍に、傾斜面をもった溝を有することとしたので、隣接する画素像が部分的に重なる不具合を解消でき、画像ぼけのない画像を表示できる。
【００３８】
請求項２記載の発明によれば、少なくとも、照明光源と、複数の画素をもつ空間光変調素子と、前記画素の縮小像を生成する画素縮小手段と、前記縮小像の投射位置をずらす画素ずらし手段と、拡大投射光学系と、背面投射スクリーンを有し、前記画素縮小像は前記拡大投射光学系によって前記背面投射スクリーンの投影面に拡大投射され、且つ、前記画素ずらし手段によって、像面上に表示される画素の像の位置がずらして表示される画像表示装置において、前記背面投射スクリーンの背面における、任意の画素表示領域の領域境界近傍に、傾斜面をもった溝を有することとしたので、画素縮小手段を伴い、画素ずらし表示したときに隣接する画素像が部分的に重なる不具合を解消でき、画像ぼけのない画像を表示できる。
【００３９】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、前記背面投射スクリーンにおける、任意の画素表示領域１と、該画素表示領域１と隣接する画素表示領域２において、前記溝の傾斜面が前記画素表示領域１と前記画素表示領域２のうちの少なくとも一方にあり、前記傾斜面は、該傾斜面がない方の画素表示領域の画像を生成する光線成分を選択的に反射し、前記傾斜面がある方の画素表示領域の画像を生成する光線成分を選択的に透過することとしたので、任意の画素表示領域１に隣接する画素表示領域２に入っていた光線成分を、溝の傾斜面において反射偏向し、画素表示領域１内に導くことができる。これにより、画素ずらし表示したときに、隣接する画素表示領域の画素像のクロストークをなくすことができる。
【００４０】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の背面投射型画像表示装置において、前記溝の深さよりも深い領域における、隣接する任意の画素表示領域のスクリーン厚さ方向境界面が光反射層であることとしたので、隣接する画素表示領域から正規の画素表示領域に導かれた光線は光反射層によって反射され、隣接する画素表示領域へ漏洩しない。
【００４１】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の背面投射型画像表示装置において、任意の画素表示領域の、前記溝よりも深い位置に、前記背面投射スクリーンの光線入射面と平行に光拡散層を設けたこととしたので、光拡散層によって、光線の指向性を弱めることができ、画素表示領域内の光強度分布が均一化される。
【００４２】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の背面投射型画像表示装置において、前記光反射層は、前記光拡散層の前記スクリーン厚さ方向上下で連続していることとしたので、指向性を失った光線が光反射層で完全に反射され、隣接する画素表示領域にクロストークせず、画素ずらし表示したときには、隣接画素像が部分的に重なるという不具合が解消される。
【００４３】
請求項７記載の発明によれば、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、前記溝の傾斜面は正の曲率を有することとしたので、溝の傾斜面の入射位置による反射率差が少なくなるため、領域１から外れた位置にある光線の領域１への取り込み効率が高くなり、領域内の画素は明るくなる。
【００４４】
請求項８記載の発明によれば、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、前記背面投射スクリーンの光線入射面における任意の座標（Ｘ、Ｙ）における、前記溝の傾斜角φ２（Ｘ、Ｙ）が、同位置における、スクリーン法線に対する光線入射角φ１（Ｘ、Ｙ）よりも大きいこととしたので、背面投射スクリーン上の位置によって溝の傾斜角を変えることにより、背面投射スクリーンに斜め投射したとき、背面投射スクリーン上の任意の位置でクロストーク防止効果が得られる。
【００４５】
請求項９記載の発明によれば、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、前記溝が封止材で封止され、前記封止材の屈折率Ｎ２は、前記背面投射スクリーンの屈折率Ｎ１よりも大きいこととしたので、溝の傾斜面において光が反射する際には内部全反射となり、反射率が改善される。また、入射角度による反射・透過分離特性も改善される。
【００４６】
請求項１０記載の発明によれば、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、任意の画素表示領域１に入るべき光線１の、前記傾斜面への入射角をψ１、前記画素表示領域１と隣接する任意の画素表示領域２に入るべき光線２の、同一傾斜面への入射角をψ２とするとき、前記傾斜面は前記光線１を反射し、且つ、前記光線２を透過する傾斜角度を有することとしたので、背面投射スクリーンの背面において任意の画素表示領域１と隣接する任意の画素表示領域２にある光線を選択的に反射して画素表示領域１に導くことができる。
【００４７】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１０記載の背面投射型画像表示装置において、前記光線１は前記傾斜面における任意の入射位置において入射角度が最小の光線であることとしたので、規定した条件の光線に対して反射・透過選択性が得られるようにすれば、それ以外の光線についても正しく反射・透過の選択が行われる。
【００４８】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、隣接する画素表示領域において、前記画素表示領域の一部を含む領域に前記溝が形成され、前記溝は２つの傾斜面を有しており、第１の傾斜面は第１の画素表示領域内にあり、且つ、第２の傾斜面は第２の画素表示領域内にあり、各々の傾斜面の傾斜角度は異なっていることとしたので、画素表示領域１側にずれてしまった光線を、画素表示領域２に戻すための反射作用を得ることができる。
【００４９】
請求項１３記載の発明によれば、請求項１２記載の背面投射型画像表示装置において、任意の画素表示領域の中心と、該画素表示領域に画像を生成する光束のスポットの中心位置はずれていることとしたので、画素表示領域２の光束のスポットを、画素表示領域３には漏れているが、画素表示領域１側には漏れていないように、スポットの中心位置を画素表示領域の中心位置からずらすことによって、画素表示領域１側に漏れる光線を画素表示領域２に戻す必要がなくなる。
【００５０】
請求項１４記載の発明によれば、請求項１３記載の背面投射型画像表示装置において、任意の画素表示領域の中心に対して、該画素表示領域の画像を生成する光束のスポットの中心位置は、前記背面投射スクリーンの中央より右の領域においては左下方向にずれており、前記背面投射スクリーンの中央より左の領域においては右下方向にずれていることとしたので、溝の傾斜面によって光線を分離し、所望の画素表示領域に導くことができる。
【００５１】
請求項１５記載の発明によれば、請求項１又は２記載の背面投射型画像表示装置において、前記溝は２つの面を有し、該２面のうちの一方の面は傾斜面であり、他方の面は前記背面投射スクリーンの光線入射面に対して垂直な面であることとしたので、製造容易となる。
【００５２】
請求項１６記載の発明によれば、請求項１５記載の背面投射型画像表示装置において、前記溝は、前記傾斜面と前記垂直な面をつなぐつなぎ面を有することとしたので、製造がさらに容易となる。溝加工を行う際に、つなぎ面の幅が著しく大きくならない限りにおいて、光線分離特性に与える影響は少ない。
【００５３】
請求項１７記載の発明によれば、背面投射型画像表示装置に用いられる背面投射スクリーンにおいて、背面における任意の画素表示領域の領域境界近傍に、傾斜面をもった溝を有することとしたので、隣接する画素像が部分的に重なる不具合を解消でき、画像ぼけのない画像を表示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、本実施形態における背面投射型画像表示装置の構成の概要を説明する。
ランプ光源から発生する照明光は無偏光の白色光である。これをフライアイレンズアレイ、ないし、ロッドインテグレータなどを用いて照度の空間分布を均一化させる。次に、これを偏光板によって直線偏光に変換する。次に、偏光分離素子によって照明光を反射させる。偏光分離素子としては偏光ビームスプリッタが代表的な素子である。反射された照明光をスキュー補正板に通す。次に、色分解プリズムによってＲＧＢの３色に分離する。
ここから先はＲＧＢ３色に光路が分離されるので、そのうちの一つの光路について説明する。色分離した照明光を画素縮小手段に通す。次に空間光変調素子としての反射型ライトバルブの画素面を照射する。照明光は反射される。この反射光を再び画素縮小手段に通す。この過程において、照明光は都合２回画素縮小手段を通っている。
【００５５】
ここで、画素縮小手段は、ライトバルブの画素のそれぞれについて画素縮小像を生成させるようにしたいので、複数の画素のそれぞれに対して１対１に対応するように設定している。画素縮小手段を１回目に通ったとき、照明光がやや集光されるようにする。これにより、照明光はライトバルブの画素全体ではなく、中心を含む一部を照明するようにする。
さらに、ライトバルブを反射した照明光が画素縮小手段を２回目に通るときにも、やはり照明光が集光されるようにする。このようにして、一つの画素を照明した光束は絞られた状態にする。絞られているのであるから、光束の断面は画素よりも小さくなっている状態ができる。この状態を画素縮小像とする。このような画素縮小像が全ての画素についてできている状態にする。
【００５６】
光束は一回絞られたあと再び発散状態に移行する。発散状態に移行した照明光を前出のスキュー補正板に通す。ここで３つの光路から戻ってきた３色の照明光を色合成プリズムによって合成する。次に合成した照明光を波長板に通す。この波長板は前記偏光板とクロスニコルの配置条件を満たすように設ける。
波長板を通過した照明光を画素ずらし手段に通す。画素ずらし手段としては液晶を用いた光路シフト機能をもつ画素ずらし手段が従来より提案されているので、これを用いることができる。画素ずらし手段を通過した照明光を拡大投射光学系に通す。拡大投射光学系を通り、折り返しミラーを介してスクリーン上に拡大画像が投影表示される。
【００５７】
次に、図４に基づいて本実施形態における背面投射型画像表示装置の構成の具体的一例を説明する。
ランプ光源３１から射出される照明光は、ＵＶカットフィルタ３２とＩＲカットフィルタを通り、２枚のマイクロレンズアレイ板３４によって照度の空間分布を均一化される。
その後、照明光は色分離フィルタ３５で光路分離され、ミラー３６により光路偏向される。符号３７、３８は光路分離された２つの光路長を補正するレンズを示し、符号３９は色分離フィルタを示す。照明光は半波長板４０で直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４１に入る。
符号４２は反射型ライトバルブ素子と画像縮小素子を一体化した素子を示し、符号４３は倍率色収差補正用レンズを示している。
色分離フィルタ３５、３９によりＲＧＢに分離された照明光は、クロスプリズム４４で色合成される。クロスプリズム４４を出た照明光はリターダ偏光子４５を通り、Ｘ方向への画素ずらし機能を有する画素ずらし素子４６と、Ｙ方向への画素ずらし機能を有する画素ずらし素子４７、拡大投射光学系４８を通って図示しない投影面に至る。拡大投射光学系４８の後段に図示しない折り返しミラーが設けられ、その後段には後述する背面投射スクリーン（以下、単に「スクリーン」ともいう）が配置されている。
【００５８】
上記の構成と照明光の経路条件において、反射型ライトバルブ素子の構成例としては、シリコンバックプレーン上に画素面、液晶層、カバーガラス層が積層された構成が知られているが、ここでは、前記液晶層とマイクロレンズアレイ基板を、接着層を介して接合している。マイクロレンズアレイは、以下に説明するように画素縮小手段として機能する。
上記のマイクロレンズアレイ基板上には複数のマイクロレンズが配列されており、それらは反射型ライトバルブ素子が有する複数の画素と１対１に対応して配置されており、マイクロレンズの光軸と画素の中心は一致して構成されている。
ここではマイクロレンズの開口形状は正方形にしている。マイクロレンズの焦点距離は、マイクロレンズの主点から前記画素面までの距離の２倍より長いことが望ましい。このようにすれば、マイクロレンズ側から照明光を導光すると、照明光はマイクロレンズを透過して集光ぎみになって画素を照射する。前記画素を照射した照明光は前記画素で反射されて、マイクロレンズを透過し、さらに集光されるという状態ができる。
【００５９】
ランプ光源３１から生成される照明光は所定の角度範囲の光線成分から成る光束であるので、集光位置における光束が完全に一点に集光されることはなく、有限の大きさになる。
そこで、前記光束が集光されている位置を画素縮小像面と定義し、この面における中間像を画素縮小像と定義する。
前記画素縮小像は前記反射型ライトバルブ素子の画素よりも小さくなっていることは上記の説明から理解される。この状態を画素縮小されていると定義する。
【００６０】
以下、本発明の要旨を説明する。図１は、画素表示領域１の隣接領域である画素表示領域２に光がクロストークしている状態を模式的に示している。光線は上から下に向かって進行している。符号Ｌはこのときの光強度分布を示している。
図２は、画素表示領域１（以下、単に「領域１」という）と画素表示領域２（以下、単に「領域２」という）の境界近傍にＶ字形の溝Ｇを形成した状態を模式的に示している。説明を分かりやすくするため、図１よりもやや拡大して示している。符号Ｓａは、スクリーンＳの光線入射面を示す。図２におけるスクリーンＳの上側の屈折率Ｎ１は、領域１及び領域２の屈折率Ｎ２より小さい。溝部の屈折率もＮ１である。
【００６１】
図２において、従来は領域２に入ってしまっていた光線２は実線で示すように溝Ｇの傾斜面としての面２にて部分反射される。反射されない成分は面２を透過して領域２に入るが、面２に対する入射角を大きくすれば反射率を高くすることができる。
面２に対する光線２の入射角θ１と、面２で反射した光線２の傾斜面としての面１への光線入射角θ２を比較すると、θ１＞θ２である。よって、面１に入射した光線２は、面１ではほとんど反射せず、領域１内に入る。
また、面２に入射せずに面１に入射した光線１の、面１に対する入射角θ３はθ１よりも小さいので、面１ではほとんど反射されずに、領域１内に入る。
図３は、図２をベースに、領域２に入らずに領域１にクロストークしてしまっていた光線成分を併記した模式図である。これまで領域２に入らなかった光線も、図２の説明と同様の作用を受けて、領域１にクロストークせずに、領域２に入るようになる。光線３と光線４は領域２に入るべき光線である。
以上のように、溝Ｇの面１と面２には、光線の入射角に対して反射・透過分離機能をもたせることができる。
【００６２】
前記したように、前記画素縮小像面で集光された光束は再び発散光になり、拡大投射光学系に導かれる。このとき、前記の画素縮小像面が、拡大投射光学系４８の物体面となるように配置し、前記物体面上の画素縮小像を、拡大投射光学系４８を介して、スクリーンＳ上に背面投射表示する。
但し、この方法で画素縮小率を高くすると、マイクロレンズの偏光解消効果によってコントラストが低下してくる。そこで、コントラストを犠牲にしないことを優先すると、画素縮小率は低くなり、スクリーンＳの背面に至る光束スポットサイズは画素表示サイズよりも大きくなる。
しかしこの状態においても、上述したスクリーンＳの機能によって、スクリーンＳの背面において隣接画素表示領域にはみ出している光線を所望の画素表示領域に導くことができるので、スクリーンＳの表面から画面をみたときには、隣接する画素像が部分的に重なって見えることはない。あるいは、任意の画素表示領域に、これと隣接する画素像の情報が混在するという従来の不具合も解消されることとなる。
【００６３】
図５に基づいて、第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
溝Ｇの面１と面２によって、従来、領域２にクロストークしていた光線が、領域１に入ったあとの状態について説明する。
領域２にクロストークしていた光線２（実線）は、溝の面２によって領域１に導かれた後には、領域１内に留まっていることが望ましい。これを実現すべく、領域１と領域２の境界に光反射層としての全反射面を設けている。全反射面は、溝Ｇの深さよりも深い領域における、隣接する任意の画素表示領域（ここでは領域１と領域２）のスクリーン厚さ方向境界面に設けられている。全反射面を設けることによって、光線２は領域１の左の領域には透過せず、領域１内に封じ込めることができる。破線で示す光線１も同様に領域１内に封じ込めることができる。
全反射面を遮光部材にしても前述のクロストーク問題は回避できるが、光線が吸収されるので、表示画素領域の光量は低下する。吸収による光量ロスを抑制するには反射面とした方がよい。
【００６４】
図６に基づいて、第３の実施形態を説明する。
本実施形態では、画素表示領域に光拡散層としての拡散面を設けている。拡散面は、任意の画素表示領域（ここでは領域１と領域２）の、溝Ｇよりも深い位置に、スクリーンＳの光線入射面Ｓａと平行に設けられている。領域１内に入った全ての光線は拡散面に至り拡散される。これにより、さまざまな入射角で領域１内に入射した光線の指向性は均一化される。
拡散面より上の領域と下の領域では、下の領域の方が、光強度が均一化された状態となる。画素表示領域内の光強度分布の均一性が改善されることによって、既に述べたように、例えば、領域１と領域２で、共に白を表示したとき、領域の境界で光強度が下がるという不具合は解消され、滑らかな画像が得られる。
ここで、全反射面を拡散面の下側にも連続して形成することにより、すなわち、スクリーン厚さ方向上下で連続するように形成することにより、拡散面によって拡散した光線が、隣接する画素表示領域にクロストークすることはなくなる。
【００６５】
図７に基づいて、第４の実施形態を説明する。
本実施形態では、溝Ｇの面（傾斜面）が正の曲率をもっていることを特徴としている。図示する２本の光線１、２は、本来領域１に入射すべき光線である。スクリーンＳに向かう光束は集光しているので、図７で縦方向をＺ軸にとったとき、光線２がＺ軸となす角は、光線１がＺ軸となす角よりも大きくなっている。
ここで、面２に対する入射角についてみると、図２の場合は、光線１の入射角の方が光線２の入射角よりも大きかったが、図７の場合にはその差を小さくすることが可能である。
面２における反射・透過分離特性は入射角依存性をもっているので、図７の構成にすることによって、光線１と光線２の入射角度差が少なくなり、反射率をほぼ同等にする効果が得られる。
【００６６】
また、面１に着目すると、図２の場合よりも、面２で反射した光線１と光線２が面１に入射する角度差も少なくなっている。このことは、面１における透過率差が少なくなっているということである。
このように、図２の場合と比較して、図７の場合には、所定の画素表示領域に取り込む光線の、入射角度依存性を低くするという効果が得られる。
【００６７】
図８乃至図１０に基づいて、第５の実施形態を説明する。
まず、図８に基づいて、背面投射型リアプロジェクタの構成について説明する。リアプロジェクタの場合、スクリーン面（光線入射面Ｓａ）の法線に対して斜め方向から画像情報を含んだ光線を投射させるケースが多い。
つまり、スクリーンＳへの入射角度がスクリーン面内で異なっている。図８では上の方が入射角は大きい。
図８をＸＺ面とすると、ＹＺ面についても、スクリーンＳへの光線入射角度は一様でなく、スクリーンＳの中心から±Ｘ方向に離れるにしたがって、入射角度は大きくなっている。
上述したように、スクリーン面に対し、光線が斜めに入射する場合には、溝Ｇの面の構成を改良する必要がある。
【００６８】
図９に示すような角度で光線が入射してくると、面２はこの光線を反射することができなくなる。これに対し、図９に示すように、面２を傾ければ、面２は光線を反射することができる。
すなわち、スクリーン面の法線と光線が成す角をφ１、スクリーンの法線と溝面２が成す角をφ２とすると、φ２＞φ１の関係が満たされていれば、面２は光線を反射することができる。
ここで、φ１は、スクリーン面内において一様ではなく、スクリーン面をＸＹ面とすれば、ＸＹ面上の座標の関数として、φ１（Ｘ、Ｙ）と標記することができる。
したがって、スクリーン面上の任意の位置において、φ２（Ｘ、Ｙ）＞φ１（Ｘ、Ｙ）を満たしていれば、スクリーンＳ上の任意の位置において、領域２に入射してしまった光線を領域１に導くことができる。
【００６９】
なお、スクリーン面をＸＹ面としたときに、スクリーンＳに投射される光線がスクリーン面と成す角度は、スクリーン面内において一様ではない。したがって、任意の入射位置において光線の反射・透過分離特性を得るための分離面の傾斜角度は、厳密にはスクリーン面内において異なっているので、全ての画素表示領域において、前記の分離面の傾斜角が異なるように製造するとなるとコストが高くなる。
しかしながら、スクリーン面を有限の複数領域に分割し、分割された領域内においては、分離面の傾斜角が同一になるようにすれば、コストを抑えることができる。
【００７０】
次に、第６の実施形態を説明する。本実施形態では、溝Ｇが封止材で封止され、該封止材の屈折率Ｎ２は、スクリーンＳの屈折率Ｎ１よりも大きいことを特徴とする。但し、ここでの屈折率は第１の実施形態での屈折率とは無関係である。
まず、溝部の屈折率Ｎ３と、スクリーンＳの屈折率Ｎ１によって、面２における反射作用が変わる点について説明する。溝部に特に何も充填していないのであれば、Ｎ３＜Ｎ１となる。一方、スクリーンＳよりも屈折率の高い材料（封止材）で充填すると、Ｎ２＞Ｎ１である。面２に対する光線入射角と反射率の関係式が、Ｎ２＜Ｎ１のときと、Ｎ２＞Ｎ１のときで異なる。
このことは、例えば、光学（村田和美著：サイエンス社刊、ｐ２９、図２．４）に記載されている通りである。
発明の目的を満たすには、Ｎ２＞Ｎ１とした方が有利になる。つまり、Ｎ２＞Ｎ１のときには、臨界角以上における反射率は１００％に近くなり、臨界角以下では反射率が急峻に下がる特性となるので、反射・透過分離特性が向上する。
【００７１】
次に、第７の実施形態を説明する。
面２に入射する光線を２種類考えてみる。領域１に入るはずの光線を光線１、領域２に入るべき光線を光線２とする。面２に対する光線１と光線２の入射角をそれぞれψ１、ψ２とする。
このとき、ψ１のときには反射、ψ２のときには透過するように、面２を設定すれば、光線１を反射させて領域１に導き、同時に、光線２は透過して領域２に導くことができる。
【００７２】
図１１に基づいて、第８の実施形態を説明する。
上記の説明で用いた光線１と光線２はどのような光線であるかについて詳細に説明する。まず、領域１に入るべき光線群１を考えると、光線群１は一般的に光学用語で定義される主光線とその他の光線群に分類される。
その他の光線群の中には、一般的な光学用語で定義されるマージナル光線と、その他の光線群に分類される。
本発明が対象とする表示装置は、光源がランプ光源であることが多い。この場合には、図１１に示すように、マージナル光線よりも小さい入射角度で面２に入射する光線１が存在する。
図１１において、面２への入射位置は光線１とマージナル光線で等しいが、入射角度は異なっている。したがって、面２に、マージナル光線よりも入射角の小さい（最小の）光線１を反射する作用をもたせることによって、マージナル光線も反射することができる。
【００７３】
ここで、光線１がスクリーンＳの法線と成す角は、角度の符号を時計周りを正と定義した場合、正である。これに対し、図１０では示していないが、面２に入射し、領域２に入射する光線が、スクリーンＳの法線と成す角は負である。
また、スクリーンＳの法線となす角は、主光線が法線と成す角よりも大きい。さらに、領域２に入射すべき光線２は、光線１よりも面２への入射角が小さい。
したがって、面２において、領域１に入射すべき光線を選択的に反射し、領域２に入射すべき光線を選択的に透過させるには、光線１が反射し、光線２が透過するように、面２の傾きを設定すればよいということになる。
【００７４】
図１２に基づいて、第９の実施形態を説明する。
ここまでは領域２にクロストークしている領域１に到達すべき光線を中心に説明してきた。次に、領域２に到達すべき光線が、領域１にクロストークしているとき、この光線を領域２に導く方法について更に説明すると、以下のようなケースが考えられる。
図１２において、面１に入射する光線が２本描かれており、これらはいずれも、本来は、領域２に導かれるべき光線であるとする。これらの光線は、面１で反射し、面２では透過し、領域２に導かれている。これらの光線を面１で反射させるには、面２よりも、スクリーン面の法線と成す角が小さい傾斜面とする必要がある。
【００７５】
しかし、ここで問題となるのは、図１２に示した光線と同一の入射条件を示しながらも、領域１に導かれるべき光線が存在しうる、ということである。このような場合、面１によって所望の反射・透過分離機能を得ることは難しい。しかしながら、以下のようにすると、上記の不具合が解消できる。
図１３に示す特徴は、領域２に導かれるべき光束の強度分布の中心が、領域２の中心よりも画素表示領域３（以下、単に「領域３」という）側にずれており、領域１には、光がクロストークしていない。このとき、右側の領域３にクロストークしている光は、これまで説明してきた方法で回避できる。
また、領域１にはクロストークしていないので、領域１の面（傾斜面）１１、領域２の面（傾斜面）２１は、反射・透過分離特性を要しない。
すなわち面１１には領域１に導かれるべき光線のみが入射するので、これらを透過させればよく、同様に面２１には領域２に導かれるべき光線のみが入射するので、これらを透過させればよい（第１０の実施形態）。
【００７６】
図１３の状態を、スクリーン面すなわちＸＹ面において示すと、図１４のように、任意の領域１を正方形で示し、領域１の画素像を生成する光束のエリアを円で示すと、正方形の中心と、円の中心はずれた状態になっている。ハッチング領域が示した画素表示領域における溝部である。
スクリーンに対する光線入射条件が、図８のような場合、スクリーン面全体に対する図１４の関係は、図１５のようになる。
【００７７】
スクリーンＳ上に投影される、画素像を形成する光束をスポットと表現すると、図１５に示すように、スクリーンＳの背面におけるスポットの位置と、同スクリーンＳにおける、画素像表示領域はずれている。すなわち、画素表示領域の画像を生成する光束のスポットの中心位置は、スクリーンＳの中央より右の領域においては左下方向にずれており、スクリーンＳの中央より左の領域においては右下方向にずれている。
スポットの位置は、投射光学系の収差補正設計によって制御することができる。これによって得られたスポットの位置に対して、前記スポットに対応する画素表示領域の、溝部の、ＸＹ面における幅を決めるとともに、溝Ｇを構成する反射・透過面の傾きを決めることで、溝Ｇの形状が決定し、所望の効果が得られる。
溝部の幅、及び溝Ｇを構成する反射・透過面の傾きは、スクリーンＳ上の位置によって異なるので、スクリーン厚さ方向の溝Ｇの深さも、スクリーンＳ上の位置によって異なることになる（第１１の実施形態）。
【００７８】
図１２の説明において述べたように、溝Ｇを構成する面２では光線を選択的に反射・透過分離する効果が得られるが、面１においてはその効果を得ることが難しく、面１に入射した領域１に導かれるべき光線が領域２に導かれてしまう場合がある。
しかし、溝Ｇの断面形状を、図１６に示すように、面１をスクリーンＳの法線と平行（光線入射面Ｓａに対して垂直）となるように形成すると、面１に入射する光線は、領域１に導かれるべき光線のみになり、領域１に導かれるべき光線が領域２に導かれるという不具合は起こらない（第１２の実施形態）。
【００７９】
図１６に示すような溝Ｇを実際に作製する場合、面１と面２が交わる稜線を形成することは困難である。しかし、図１７に示すように、つなぎ面としての底面３が存在する構成とすれば、作製は容易となる。この場合には、底面３と傾斜面２の交わる稜線の位置が、画素表示領域の境界になるようにする（第１３の実施形態）。
図１７では、底面３を平面で表現しているが、完全な平面でなくても実使用上の弊害はない。また、傾斜面２と底面３の交わる部分にはＲ（丸み）が付いていても実使用上の弊害は少ない。
【００８０】
図１８に基づいて、第１４の実施形態を説明する。これまでに記載した実施形態の他に、例えば傾斜面をフレネル状に分割した構成が考えられる。このときの傾斜面が、既に説明した光の反射・透過分離機能をもっていればよい。
図１８において、投射光は、図の右から入射している。図示した光線１と２は、スクリーンＳの光線入射面Ｓａにおいて、領域２側にクロストークしているが、スクリーンＳの光線入射面Ｓａに設けられた溝Ｇの傾斜面において反射し、領域１に導かれている。
一方、光線３、４は領域２に至るべき光線で、これらは傾斜面で屈折透過し、領域２に導かれている。
上記各実施形態では、反射型ライトバルブ素子を用いた例を示したが、透過型ライトバルブ素子を用いた構成としても同様の機能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】特定の画素表示領域の隣接領域に光がクロストークしている状態を示す模式図である。
【図２】背面投射スクリーンの光線入射面側に形成されたＶ字形の溝による光線の導き状態を示す模式図である。
【図３】背面投射スクリーンの光線入射面側に形成されたＶ字形の溝による光線の導き状態を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態における全体構成の概要図である。
【図５】第２の実施形態における背面投射スクリーンの溝周辺部を示す図である。
【図６】第３の実施形態における背面投射スクリーンの溝周辺部を示す図である。
【図７】第４の実施形態における背面投射スクリーンの溝周辺部を示す図である。
【図８】背面投射スクリーンへの照射光の経路を示す図である。
【図９】溝の傾斜面により光線を反射できない状態を示す図である。
【図１０】第５の実施形態における溝の傾斜面形状を示す図である。
【図１１】第８実施形態における背面投射スクリーンの溝周辺部を示す図である。
【図１２】溝の傾斜面の角度の相違による光線の反射状態を示す図である。
【図１３】第１０実施形態における背面投射スクリーンの複数の溝周辺部を示す図である。
【図１４】光束のエリアとこれに対応する画素表示領域がずれている状態を示す図である。
【図１５】背面投射スクリーン上において光束のエリアとこれに対応する画素表示領域がずれている状態を示す図である。
【図１６】第１２実施形態における背面投射スクリーンの溝周辺部を示す図である。
【図１７】第１３実施形態における背面投射スクリーンの溝周辺部を示す図である。
【図１８】第１４実施形態における背面投射スクリーンの溝周辺部を示す図である。
【図１９】拡大投射された画素像と、１／２ピッチ画素ずらしして拡大投射された画素像の関係を示す図である。
【図２０】拡大投射された画素像の合成像を示す図である。
【図２１】拡大投射された画素縮小像と、１／２ピッチ画素ずらしして拡大投射された画素縮小像の関係を示す図である。
【図２２】拡大投射された画素縮小像の合成像を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１５  空間光変調素子としての反射型ライトバルブ素子
３１  照明光源としてのランプ光源
４２  画素縮小手段としての素子
４６、４７  画素ずらし手段としての画素ずらし素子
４８  拡大投射光学系
Ｇ  溝
Ｓ  背面投射スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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